Wpływ różnych czynników na ubytek komórek śródbłonka rogówki

komorę przednią. Jak wspomniano wyżej, komórki śródbłonka nie ulegają wymianie w ciągu życia, a ich liczba fizjologicznie maleje z wiekiem od wartości 3500-4000 komórek/mm ² u noworodka do 1500-2000 komórek/mm ² u osób starszych. Gęstość komórek śródbłonka zmniejsza się ponadto w następstwie niektórych chorób oraz zabiegów operacyjnych związanych z otwarciem komory przedniej oka (ryc. 1). ^{1, 2}

Rycina 1. Przekrój przez centralną część rogówki.

Ponieważ śródbłonek sam się nie regeneruje, jego ubytki są kompensowane powiększaniem i rozsuwaniem się komórek sąsiednich. Liczba mniejsza niż 500 komórek/mm ² powoduje upośledzenie szczelności warstwy śródbłonka i załamanie bariery dla płynu komorowego, a w konsekwencji jego wnikanie do istoty właściwej rogówki. Następstwem tego jest tzw. dekompensacja rogówki, którą charakteryzują pęknięcia błony Descemeta, obrzęk i zmętnienie warstwy właściwej rogówki oraz pęcherzowe uniesienie nabłonka (keratopatia bullosa). ^{3, 4}

Zmiany morfologiczne śródbłonka związane z utratą komórek mają miejsce w wielu schorzeniach, takich jak m.in.: dystrofie rogówki, jaskra, zapalenie błony naczyniowej, zespół rzekomego złuszczania torebki soczewki (PEX – pseudoexfoliation syndrome), cukrzyca, tępy uraz gałki ocznej, a także na skutek różnego rodzaju operacji wewnątrzgałkowych. ²

Badanie komórek śródbłonka rogówki

Z powodu rosnącej liczby przeprowadzanych zabiegów okulistycznych badanie mikromorfologiczne śródbłonka rogówki staje się coraz ważniejsze. W 1919 r. Vogt ⁵ opisał pierwszą obserwację śródbłonka rogówki in vivo. Maurice ⁶ opracował mikroskop lustrzany (spekularny) do badania śródbłonka rogówki w 1968 r. Mikroskopia lustrzana umożliwia zogniskowanie obrazu na powierzchniach oka odbijających promienie świetlne, w tym na nabłonku oraz na śródbłonku rogówki. Uzyskiwane są obrazy o dużej rozdzielczości i kontraście, ponieważ intensywność światła odbitego od struktur badanych jest o wiele większa niż intensywność promieni świetlnych odbitych od struktur znajdujących się powyżej i poniżej.

Mikroskop lustrzany

Mikroskop lustrzany służy do wykonania zdjęć śródbłonka i analizy takich cech, jak wielkość i kształt komórek oraz gęstość i sposób ich rozmieszczenia.

Prawidłowa komórka śródbłonka ma kształt regularnego sześciokąta. Prawidłowa gęstość komórek wynosi około 2500-3000 komórek/mm ² . Gęstość poniżej 500 komórek/mm ² stwarza duże ryzyko dekompensacji rogówki (ryc. 2 i 3). ^{3, 4}

Rycina 2. Przykładowy wynik analizy badania śródbłonka rogówki mikroskopem lustrzanym

Rycina 3. Przykładowy wydruk badania śródbłonka rogówki mikroskopem lustrzanym

Mikroskop konfokalny

Mikroskop konfokalny jest mikroskopem optycznym wykorzystującym widmo światła widzialnego do tworzenia obrazów. Służy on do dokonywania przekrojów optycznych obserwowanego obiektu. Za jego pomocą można tworzyć obrazy kolejnych warstw badanego przejrzystego obiektu, mających grubość 1-2 mikrometrów. Obserwacje te mogą być prowadzone in vivo. W mikroskopie konfokalnym zaobserwować można układ komórek nabłonka rogówki, keratocyty istoty właściwej – części przedniej i tylnej, przebieg włókien nerwowych, wygląd błon Bowmana i Descemeta oraz stan komórek śródbłonka rogówki.

Pachymetria

Pachymetria służy do pomiaru grubości rogówki, która jest pośrednim wskaźnikiem integralności śródbłonka. Grubość rogówki jest największa w okolicy rąbka, gdzie wynosi 0,7-0,9 mm. Prawidłowa grubość części centralnej wynosi 0,49-0,56 mm. Wartość powyżej 0,6 mm wskazuje na nieprawidłową funkcję śródbłonka. ^{3, 4}

Podsumowanie

Najdokładniejszą i bezpośrednią ocenę śródbłonka rogówki można zatem uzyskać jedynie za pomocą mikroskopii spekularnej i mikroskopii konfokalnej. Opublikowano niewiele doniesień porównujących dokładność obu tych metod badania. Klais, ⁷ porównując obie metody, nie odnotowała znamiennej statystycznie różnicy między wynikami pomiarów gęstości komórek śródbłonka uzyskanymi w mikroskopie konfokalnym i w mikroskopie spekularnym.

Wpływ różnych czynników na gęstość komórek śródbłonka

Jaskra

Wyniki różnych badań wskazują, że średnia gęstość komórek śródbłonka rogówki u osób z różnymi rodzajami jaskry jest istotnie mniejsza niż w grupie osób zdrowych. Największe zmiany występują u chorych po ostrym ataku jaskry, z jaskrą przewlekłą zamykającego się kąta oraz z jaskrą młodzieńczą, w których ciśnienie wewnątrzgałkowe osiąga często wysokie wartości, co sugeruje istotny wpływ ciśnienia na stan śródbłonka rogówki. Do takich wniosków w swych publikacjach doszli m.in. Sihota i wsp. ⁸ oraz Gagnon i wsp. ⁹

Sihota i wsp. ⁸ opisali zmniejszenie gęstości śródbłonka o 35% u pacjentów po ostrym ataku jaskry i o ponad 10% u chorych na jaskrę przewlekłą zamykającego się kąta. Stwierdzili oni jednak znaczne różnice między wynikami uzyskanymi w badanych grupach, co można tłumaczyć tym, że wyniki mogą zależeć od czasu trwania ostrego ataku jaskry, wysokości ciśnienia wewnątrzgałkowego, głębokości komory przedniej i obecności zrostów przednich. Natomiast Gagnon i wsp., ⁹ oprócz wpływu ciśnienia wewnątrzgałkowego, sugerują także inną etiologię zmian gęstości komórek śródbłonka, tj. wrodzoną predyspozycję pacjentów z jaskrą oraz działanie niepożądane leków przeciwjaskrowych, a zwłaszcza chlorku benzalkonium służącego jako konserwant w większości preparatów. Brana jest pod uwagę również kombinacja wszystkich wyżej wymienionych czynników. Za taką wieloczynnikową etiologią przemawiałby także fakt, że w grupie chorych na jaskrę normalnego ciśnienia zmniejszenie gęstości komórek śródbłonka było znamienne statystycznie w porównaniu z grupą kontrolną. Oznaczałoby to, że poza wysokim ciśnieniem wewnątrzgałkowym istotną rolę w tej grupie chorych odgrywa inny czynnik uszkadzający śródbłonek (być może czynnik genetyczny). Uzasadnione jest wiązanie wpływu nieprawidłowości mitochondrialnego DNA na stan śródbłonka rogówki. Jest bardzo prawdopodobne, że niektóre rodzaje jaskry (np. jaskra torebkowa, jaskra towarzysząca dystrofii rogówkowej Fuchsa, pewne przypadki jaskry normalnego ciśnienia) związane są z delecjami mitochondrialnego DNA. ¹⁰ Delecje mitochondrialnego DNA, który odpowiada za syntezę enzymów oksydoredukcyjnych w komórce, szczególnie negatywnie wpływają na metabolizm tkanek o dużym zapotrzebowaniu energetycznym, a do takich zalicza się m.in. śródbłonek rogówki. ¹⁰

Cukrzyca

Cukrzyca należy do chorób, które mają istotny wpływ na zmniejszenie gęstości komórek śródbłonka rogówki, a co za tym idzie także na nieprawidłowości grubości rogówki, jej integralność i przezierność. Powstał szereg prac opisujących wpływ cukrzycy na ilość komórek śródbłonka. ¹¹

Roszkowska i wsp. ¹² opisują zmniejszoną liczbę komórek śródbłonka zarówno u pacjentów z cukrzycą typu 1 (była ona aż o 11% mniejsza w porównaniu z grupą kontrolną), jak i u pacjentów z cukrzycą typu 2 (u których liczba komórek śródbłonka była mniejsza o 5% w porównaniu z grupą kontrolną).

Zmiany śródbłonka rogówki opisywane u osób chorujących na cukrzycę polegają nie tylko na zmniejszeniu gęstości komórek śródbłonka, ale także na zwiększonej zmienności wielkości komórek śródbłonka (polimegatyzm) oraz jego kształtu (pleomorfizm). ^{11, 12}

Zespół pseudoeksfoliacji

W zespole pseudoeksfoliacji, zwanym zespołem rzekomego złuszczania torebki soczewki (PEX), następuje odkładanie szaro-białego, włóknisto-ziarnistego zewnątrzkomórkowego materiału podobnego do amyloidu, który gromadzi się na przedniej powierzchni soczewki, włókienkach obwódki rzęskowej, ciele rzęskowym, tęczówce, beleczkowaniu, w przedniej części ciała szklistego i w rogówce. PEX na śródbłonku może przypominać osady zapalne. Złogi barwnika, także często obecne na śródbłonku, są zazwyczaj rozproszone, chociaż czasami mogą przybierać formę wrzeciona Krukenberga. Komórki śródbłonka są zmienione morfologicznie, ich liczba jest zmniejszona ze skłonnością do dekompensacji, nawet po umiarkowanym podwyższeniu ciśnienia wewnątrzgałkowego. ⁴

Zespół pseudoeksfoliacji wiąże się z występowaniem keratopatii (endoteliopatii) prowadzącej w niektórych przypadkach do konieczności wykonania przeszczepu rogówki. ¹⁰ Udowodniono, że średnia gęstość śródbłonka jest zmniejszona u osób zarówno z normalnym, jak i wysokim ciśnieniem wewnątrzgałkowym w przebiegu PEX. ³

Wirbelauer i wsp. ¹³ wykazali zmniejszoną gęstość komórek śródbłonka u pacjentów z PEX w porównaniu z grupą kontrolną. Wykazali też zwiększony pleomorfizm komórek śródbłonka u pacjentów z PEX poddanych fakoemulsyfikacji w porównaniu z pacjentami poddanymi fakoemulsyfikacji, u których PEX nie występował. Z kolei polimegatyzm komórek oraz całkowite zmniejszenie gęstości komórek śródbłonka rogówki pooperacyjnie w obu grupach były na podobnym poziomie.

Na podstawie przeanalizowanej literatury można stwierdzić, że PEX wpływa zarówno na morfologię, jak i na liczbę komórek śródbłonka. Z tego powodu pacjenci z PEX zakwalifikowani do przeprowadzenia zabiegów wewnątrzgałkowych powinni być traktowani jako grupa zwiększonego ryzyka pooperacyjnej dekompensacji rogówki. U chorych tych powinny być użyte wszelkie możliwe środki mogące zminimalizować pooperacyjny ubytek liczby komórek śródbłonka.

Wiek pacjenta

Przeprowadzono wiele badań naukowych, w których oceniano wpływ wieku pacjenta na gęstość komórek śródbłonka rogówki. Autorzy licznych publikacji naukowych są zgodni, że liczba komórek śródbłonka rogówki maleje wraz z wiekiem pacjenta. ^{14, 15}

Sperling i wsp. ¹⁶ w badaniach na oczach zmarłych pacjentów stwierdzili większą gęstość komórek śródbłonka w obszarach obwodowych rogówki w porównaniu z częścią centralną.

Schimmelpfennig ¹⁷ także odnotował większą gęstość komórek śródbłonka na obszarach obwodowych rogówki w porównaniu z częścią centralną w badaniach autopsyjnych.

Wspomniane wyżej wyniki badań kontrastują z wynikami badań in vivo. Autorzy, którzy porównali gęstość komórek śródbłonka w centrum i w częściach obwodowych in vivo, nie odnotowali różnicy gęstości komórek śródbłonka w częściach obwodowych rogówki w porównaniu z częścią centralną. ¹⁸

Azen i wsp. ¹⁸ opisali pionową różnicę w gęstości komórek śródbłonka oraz stwierdzili, że naturalna utrata komórek może odbywać się w sposób niejednolity u różnych osób. Blacwell ¹⁹ z kolei nie odkrył żadnych różnic między częścią centralną a częścią obwodową rogówki.

Roszkowska i wsp. ¹² nie odnotowali różnicy w gęstości komórek śródbłonka między centrum a częścią obwodową w żadnej grupie wiekowej wśród badanych pacjentów, z wyjątkiem grupy powyżej 70 r.ż., w której gęstość komórek śródbłonka w centrum rogówki była znamiennie statystycznie większa w porównaniu z częściami obwodowymi.

Dane dostępne w literaturze świadczą o tym, że liczba komórek śródbłonka maleje fizjologicznie wraz z wiekiem pacjenta i co do tego wyniki przeprowadzanych badań są zgodne. Z kolei w przypadku dystrybucji topograficznej komórek śródbłonka rogówki wraz z wiekiem wyniki różnych badań są odmienne i kwestia ta z pewnością wymaga przeprowadzenia dalszych dokładnych analiz.

Zapalenie błony naczyniowej i zapalenie rogówki

Dobrze znany jest fakt, że zmiany na śródbłonku rogówki mogą występować podczas zapalenia błony naczyniowej. Występują one pod postacią osadów rogówkowych, które są złogami komórek na śródbłonku rogówki. Osady najczęściej powstają w środkowej i dolnej części rogówki zgodnie z ruchami konwekcyjnymi cieczy wodnistej w komorze przedniej. Natomiast w zespole Fuchsa osady są rozproszone na powierzchni całego śródbłonka. ²

Średniej wielkości osady rogówkowe występują w większości ostrych i przewlekłych typów zapalenia przedniego odcinka błony naczyniowej. Duże osady rogówkowe są zwykle określane mianem sadłowatych (mutton fat) i charakteryzują się tzw. tłustym wyglądem. Są one typowe dla ziarninujących zapaleń błony naczyniowej. Stare osady rogówkowe są wysycone barwnikiem, a jeżeli są duże, mogą przybierać wygląd tzw. matowego szkła. ²

Wiele prac i publikacji naukowych opisuje wpływ zapalenia błony naczyniowej oka na gęstość i kształt komórek śródbłonka rogówki.

Pillai i wsp. ²⁰ odnotowali znamienną statystycznie różnicę zarówno co do kształtu, jak i gęstości komórek śródbłonka w pobliżu precypitatów śródbłonkowych u pacjentów z zapaleniem błony naczyniowej w porównaniu z okiem zdrowym. Autorzy ci stwierdzili, iż gęstość komórek śródbłonka była mniejsza, a rozmiar komórek większy w pobliżu precypitatów zapalnych w porównaniu z okiem zdrowym. Wysunięto hipotezę, że może być to spowodowane mediatorami zapalnymi działającymi na śródbłonek w niezbadany dotąd sposób.

Także Inomata i wsp. ²¹ opisali podobne zmiany śródbłonka rogówki w pobliżu precypitatów zapalnych. Brooks i wsp. ²² zaobserwowali pojedyncze i wielokrotne cienie na komórkach śródbłonka u pacjentów z zapaleniem rogówki oraz u pacjentów po urazie gałki ocznej i opisali je jako pęcherze śródbłonkowe. Pęcherze te były różnej wielkości. Używając mikroskopii elektronowej, Brooks wykazał, że większe pęcherze są w istocie wodnymi wakuolami powstałymi między komórkami śródbłonka. Powstanie takich wakuoli jest z kolei czynnikiem upośledzającym sprawne działanie śródbłonka.

Walter i wsp., ²³ badając pacjentów z cytomegalowirusowym zapaleniem rogówki, doszli do wniosku, że zmniejszona gęstość komórek śródbłonka oraz zaobserwowany miejscowo polimegatyzm są związane najprawdopodobniej ze współistniejącym zapaleniem przedniego odcinka błony naczyniowej.

Z kolei Olsen i wsp. ²⁴ w badanej grupie 13 chorych na zapalenie przedniego odcinka błony naczyniowej zaobserwowali zmniejszenie gęstości komórek śródbłonka jedynie u 15% badanych, mimo że zwiększona grubość i obrzęk rogówki w ostrej fazie zapalenia występowały u wszystkich chorych.

Wpływ zabiegów okulistycznych

W literaturze odnajdujemy przykłady analizy wpływu różnych zabiegów okulistycznych na stan śródbłonka rogówki, chociaż są to publikacje nieliczne.

Różne procedury chirurgiczne stosowane w okulistyce mają wpływ na gęstość komórek śródbłonka rogówki.

Fakoemulsyfikacja

Obecnie najczęściej wykonywanym na świecie zabiegiem chirurgicznym w okulistyce jest fakoemulsyfikacja. Powstało wiele publikacji i prac naukowych opisujących wpływ fakoemulsyfikacji oraz różnych czynników jej towarzyszących na zmniejszenie gęstości komórek śródbłonka rogówki i zagrożenie dekompensacją rogówki. Kilka z nich zostanie przeze mnie omówionych w dalszej części pracy. ^{25, 26, 27, 28}

Witrektomia

Opisano wpływ zabiegu na ubytek liczby komórek śródbłonka i ich morfologię u pacjentów poddanych witrektomii z podaniem oleju silikonowego, którego bierny wyciek i kontakt ze śródbłonkiem powodował uszkodzenie tegoż śródbłonka. ^{29, 30}

Chirurgia refrakcyjna

Także chirurgia refrakcyjna niesie za sobą ryzyko zmian morfologicznych komórek śródbłonka, chociaż wywiera minimalny wpływ na zmniejszenie ich gęstości. ³¹

Keratoplastyka

Keratoplastyka stwarza ryzyko odrzutu śródbłonkowego, w którym komórki śródbłonka są niszczone przez proces immunologiczny. Z tego powodu może dojść do trwałego obrzęku rogówki i powstania na śródbłonku linijnych osadów (tzw. linia Khodadousta).

YAG irydotomia

Leczenie pacjentów z jaskrą za pomocą YAG irydotomii wiąże się z ryzykiem oparzenia rogówki i uszkodzenia komórek śródbłonka oraz często ze znacznym zmniejszeniem ich gęstości. ^{4, 32}

Sztuczne zastawki filtrujące

Użycie sztucznych zastawek filtrujących (np. wszczep Molteno, Baerveldta, Krupina, Ahmeda) w zabiegach przeciwjaskrowych stwarza ryzyko kontaktu wszczepu ze śródbłonkiem, jego uszkodzenia i dekompensacji rogówki. ⁴

Dystrofie śródbłonka rogówki

Dystrofie rogówki to grupa postępujących, zwykle dziedzicznych, obustronnie występujących zmian, rozwijających się bez objawów zapalenia i prowadzących do zmętnienia rogówki. Moment ujawnienia się choroby bywa różny. Na podstawie cech biomikroskopowych i histopatologicznych dystrofie rogówki dzieli się na dystrofie nabłonkowe, dystrofie warstwy Bowmana, dystrofie istoty właściwej i dystrofie śródbłonkowe. ²

Dystrofia śródbłonka Fuchsa

Dystrofia śródbłonka Fuchsa występuje częściej u kobiet. Jest związana z większą zapadalnością na jaskrę pierwotną otwartego kąta. Dziedziczenie może być autosomalne dominujące, chociaż większość przypadków ma charakter sporadyczny. Początek tej wolno postępującej choroby objawia się w starszym wieku.

Objawy początkowo występują w postaci zwiększenia liczby wypukłości w centralnej części śródbłonka, zlewających się i rozprzestrzeniających się w kierunku obwodu, dając tzw. obraz kutego metalu.

Kolejne stadium charakteryzuje dekompensacja śródbłonka, która powoduje obrzęk istoty właściwej w części środkowej rogówki i przymglenie widzenia.

Ostatnie stadium dystrofii charakteryzuje się trwałym obrzękiem nabłonka, który prowadzi do powstania pęcherzy (keratopatia pęcherzowa). Pęcherze te pękają i powodują ból wywołany odsłonięciem zakończeń nerwowych. W miejscu warstwy Bowmana powstaje zwyrodnieniowa łuszczka oraz dochodzi do zmętnienia istoty właściwej rogówki. ²

Dystrofia polimorficzna tylna

Jest to rzadka, niegroźna i bezobjawowa dystrofia, w której komórki śródbłonka rogówki wykazują cechy podobne do nabłonka. Dziedziczenie jest zwykle autosomalne dominujące, a locus genu znajduje się na chromosomie 20.

Pierwsze objawy występują przy urodzeniu albo zaraz po nim, chociaż najczęściej choroba jest przypadkowo rozpoznawana w późniejszym wieku. Do objawów należą niewielkie pęcherzykowate, geograficzne lub pasmowate zmiany na śródbłonku, które mogą być niesymetryczne. Występuje związek dystrofii polimorficznej z zespołem Alporta. W większości przypadków leczenie nie jest konieczne. ²

Wrodzona dziedziczna dystrofia śródbłonkowa (CHED – congenital endothelial corneal dystrophy)

Jest to rzadka dystrofia cechująca się ogniskowym lub uogólnionym brakiem śródbłonka rogówki. Wyróżnia się dwie główne formy tej dystrofii: CHED 1 i cięższą CHED 2. Dziedziczenie CHED 1 jest autosomalne dominujące, natomiast CHED 2 autosomalne recesywne. Początek choroby występuje przy porodzie lub krótko po nim. Objawy obejmują obustronny symetryczny rozlany obrzęk rogówki. Obraz rogówki ma wygląd od przypominającego matowe szkło aż do całkowitego zmętnienia. Obniżenie ostrości wzroku bywa różne. Ostrość wzroku może być lepsza, niż wskazuje na to wygląd rogówki. ²

Leczenie za pomocą przeszczepu drążącego rogówki ma szanse na sukces, gdy jest wykonane wcześnie, jest jednak ryzykowne i technicznie trudniejsze niż u dorosłych. Opóźnienie leczenia chirurgicznego wiąże się z ryzykiem głębokiego niedowidzenia.

Podsumowanie

Spośród dystrofii śródbłonkowych największe zagrożenie dla utraty integralności rogówki niosą ze sobą dystrofia śródbłonka Fuchsa oraz wrodzona dziedziczna dystrofia śródbłonkowa (CHED). Z kolei z najbardziej pomyślnym rokowaniem wiąże się dystrofia polimorficzna tylna, która zazwyczaj nie stanowi zagrożenia dla integralności rogówki i nie wymaga leczenia. ²

Inne czynniki wpływające na stan śródbłonka rogówki

Poniżej omówiono inne czynniki mające istotny wpływ na ubytek liczby komórek śródbłonka rogówki, a co za tym idzie na utrzymanie jej integralności.

Stosowanie leków okulistycznych w postaci kropli zawierających chlorek benzalkonium

Chlorek benzalkonium charakteryzuje się silnym toksycznym działaniem na komórki śródbłonka rogówki, a jest on powszechnie używanym środkiem konserwującym w wielu lekach okulistycznych, w tym lekach przeciwjaskrowych. Dane dostępne w literaturze potwierdzają toksyczne działanie chlorku benzalkonium na śródbłonek. ³³

Biorąc pod uwagę fakt, że występowanie jaskry u pacjenta samo w sobie niesie za sobą zwiększone ryzyko zmniejszonej gęstości komórek śródbłonka, użycie chlorku benzalkonium w lekach przeciwjaskrowych staje się dodatkowym czynnikiem mogącym prowadzić do dekompensacji rogówki. ²

Noszenie miękkich soczewek kontaktowych

Istnieją doniesienia potwierdzające, że noszenie miękkich soczewek kontaktowych ma wpływ na powstanie zmian morfologicznych komórek śródbłonka, szczególnie w postaci polimegatyzmu oraz zmniejszenia odsetka komórek heksagonalnych. ³⁴

Podsumowanie

Śródbłonek rogówki odgrywa bardzo istotną rolę w utrzymaniu integralności rogówki i jej prawidłowego funkcjonowania jako ośrodka optycznego. Przytoczone prace i publikacje wykazują, że istnieje szereg rozmaitych czynników wpływających zarówno na ubytek, jak i zmiany morfologiczne komórek śródbłonka. Rozpoznanie i identyfikacja kolejnych czynników mających wpływ na śródbłonek ze względu na jego istotną rolę wymagają dalszych badań.

Przedstawione dane z literatury wskazują, iż śródbłonek rogówki pełni niezwykle ważną funkcję, a pomiary gęstości komórek śródbłonka są ważnym parametrem wykorzystywanym w ocenie postępu wielu chorób narządu wzroku oraz wpływu zabiegu operacyjnego na gałkę oczną.